WO1998054476A1 - Shaft-hub unit - Google Patents

Shaft-hub unit Download PDF

Info

Publication number
WO1998054476A1
WO1998054476A1 PCT/EP1998/002710 EP9802710W WO9854476A1 WO 1998054476 A1 WO1998054476 A1 WO 1998054476A1 EP 9802710 W EP9802710 W EP 9802710W WO 9854476 A1 WO9854476 A1 WO 9854476A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
shaft
toothing
hub
area
diameter
Prior art date
Application number
PCT/EP1998/002710
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Beigang
Original Assignee
Gkn Automotive Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gkn Automotive Ag filed Critical Gkn Automotive Ag
Priority to JP50014899A priority Critical patent/JP3194049B2/en
Priority to BR9804928-3A priority patent/BR9804928A/en
Priority to GB9901654A priority patent/GB2331573B/en
Priority to US09/230,668 priority patent/US6142033A/en
Publication of WO1998054476A1 publication Critical patent/WO1998054476A1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/10—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially
    • F16D1/108—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially having retaining means rotating with the coupling and acting by interengaging parts, i.e. positive coupling
    • F16D1/116—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially having retaining means rotating with the coupling and acting by interengaging parts, i.e. positive coupling the interengaging parts including a continuous or interrupted circumferential groove in the surface of one of the coupling parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/22—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or type of main drive shafting, e.g. cardan shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/10—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially
    • F16D2001/103—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially the torque is transmitted via splined connections
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/19—Gearing
    • Y10T74/19949—Teeth
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/19—Gearing
    • Y10T74/19949—Teeth
    • Y10T74/19963—Spur

Definitions

  • the invention relates to a shaft-hub unit with a toothing arrangement for the transmission of torques, comprising a shaft with a shaft toothing and a hub with a hub toothing which interlock, wherein torques are introduced via a shaft shaft, at the end of which the shaft toothing is formed the tooth profile of the shaft toothing has a variable course in the longitudinal direction.
  • Shaft-hub units of this type are used in particular for rotationally fixed connections between an axle shaft and a joint component of a swivel joint in the drive train of a motor vehicle.
  • FR 1 581 658 discloses a shaft with shaft teeth for a shaft-hub unit, in which the root diameter and the tip diameter in the longitudinal direction are each on a cone, the tooth height being constant over the entire length of the tooth arrangement.
  • the root circle diameter and the tip circle diameter increase towards the side of the shaft to which torque is introduced.
  • such a toothing can neither be produced by established manufacturing processes with an axial feed direction such as broaching or drawing, nor by rolling with parallel roller beams.
  • the axial position of the hub on the shaft depends on the tolerances of the cone. With a flat opening angle of the conical lateral surfaces, slight deviations in the angle have a major influence on the axial position of the hub. This is not acceptable for many applications.
  • the present invention has for its object to provide a shaft-hub unit in which, for a given torque, the stresses at the shaft end of a toothing arrangement are as low as possible and the toothing can be produced using simple manufacturing processes.
  • the shaft toothing in the longitudinal direction has a constant course of the head rice diameter and the hub toothing in the longitudinal direction has a constant course of the root circle diameter
  • the toothing arrangement has at least two areas of axial extension, each with a constant course of the root circle diameter of the shaft toothing and constant course of the tip circle diameter the Has hub toothing, the area facing the shaft shaft of each of the two adjacent areas has the larger root diameter of the shaft toothing and the larger tip diameter of the hub toothing, and that of each two adjacent areas that area facing the shaft shaft has a tooth profile of the shaft toothing which is congruent with a head portion of the adjacent area forming the upper part of the tooth profile.
  • both the shaft toothing and the hub toothing can be produced by means of manufacturing processes with axial feed directions.
  • One design option is that the number of areas runs towards infinity, so that in practical terms the root circle diameter of the shaft toothing and the tip circle diameter of the hub toothing lie on a cone in the longitudinal direction.
  • a favorable embodiment provides that of the tooth profiles of two adjacent areas, the tooth profile of the shaft toothing of the area facing away from the shaft shank, below the head portion forming the upper part of the tooth profile, the profile of which is congruent with the tooth profile of the adjacent area is and that the tooth flanks of the shaft toothing of that area which lies at the shaft end are only in contact with the tooth flanks of the hub toothing in a tooth root section which forms the lower part of the tooth profile. Except for the area that lies at the shaft end of the toothing arrangement, all areas have tooth thickness levels of the shaft toothing. In this case, only the foot section of the shaft toothing, which forms the lower part of the tooth profile, of the area which is furthest away from the shaft shaft, engages with the hub toothing without play.
  • flanks of the shaft teeth have play relative to the flanks of the hub teeth.
  • the shaft is able to twist in the areas in which the tooth flanks of the shaft toothing and the hub toothing do not touch until the flanks are in contact in all areas.
  • the flanks of the shaft toothing increasingly come into axial contact with the flanks of the hub toothing, the area effective for torque transmission is extended to a greater length of the toothing arrangement.
  • this embodiment results in lower maximum stresses.
  • Another favorable embodiment provides transition areas in which the value of the root circle diameter of the shaft toothing in the longitudinal direction runs continuously from the diameter of the root circle of one adjacent area to the diameter of the root circle of the other adjacent area and in which the value of the tip circle diameter of the hub toothing in the longitudinal direction in each case continuously from the diameter of the tip circle of one area to the diameter of the tip circle of the other area. This avoids sharp-edged steps between the areas. This prevents unfavorable voltage peak as a result of notch effects and simplifies the manufacture of the gears.
  • One training option is that in the transition area the root circle diameter of the shaft toothing and the tip circle diameter of the hub toothing each run on a cone.
  • annular groove in the shaft toothing and an annular groove opposite this annular groove in the hub toothing are provided for axially securing the hub, which jointly accommodate axial securing means, in particular a circlip ring.
  • axial securing means in particular a circlip ring.
  • the ring grooves are located in the area that is furthest away from the shaft shaft. This ensures that the circlip is securely supported against the flanks of the ring grooves.
  • the axial position of the hub with respect to the shaft is only influenced by the tolerances of the ring grooves and those of the axial securing means.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a shaft-hub unit according to the invention
  • FIG. 2 shows a cross section through an inventive shaft-hub unit according to FIG. 1 in the area that is facing away from the shaft shaft;
  • FIG. 3 shows a cross section through an inventive shaft-hub unit according to FIG. 1 in the region which faces the shaft shaft; 4 shows a cross section through a shaft-hub unit in the region that faces away from the shaft shaft, the shaft toothing having tooth thickness steps;
  • FIG. 5 shows a cross section through a shaft-hub unit in the region facing the shaft shaft
  • FIGS. 2 and 3 shows a voltage curve over the entire length of a toothing arrangement according to FIGS. 2 and 3;
  • FIG. 7 shows a voltage curve over the entire length of a toothing arrangement according to FIGS. 4 and 5.
  • FIG. 1 shows a section of a longitudinal section through a shaft-hub unit according to the invention, consisting of a shaft 1, a hub 2 and a round snap ring 3.
  • the shaft 1 has a shaft shaft 4, via which torques are introduced into the shaft-hub unit , on.
  • the shaft 1 has shaft teeth 5 and an annular groove 6 at the end of the shaft that faces away from the shaft shaft 4.
  • the hub 2 has a hub toothing 7 and an annular groove 8.
  • the toothing arrangement consisting of shaft toothing 5 and hub toothing 7 has a first region 9, a second region 10 and a transition region 11, the tip circle diameter of the shaft toothing assuming the constant value D w in all three regions.
  • the root circle diameter of the hub toothing is also constant in all three areas and has the value d n .
  • the first area 9, which faces away from the shaft shaft 4, has the length L ,, where the shaft toothing 5 has a root circle diameter with the value d wl and the hub toothing 7 has a tip circle diameter with the value D nl .
  • the second area 10 with the length L 2 faces the shaft shaft 4.
  • the shaft toothing 5 has a root diameter with the value d w2 , which is larger than the value of the root circle diameter d wl of the first area 9.
  • the hub toothing 7 in the second area 10 has a tip circle diameter with the value D-. 2 , which is larger than the value of the tip circle diameter D nl of the first area 9.
  • the transition area 11 with the length L 3 in which the root circle diameter of the shaft toothing 5 and the tip circle diameter of the hub toothing 7 in Continuously increase in the longitudinal direction from the first region 9 to the second region 10.
  • the root circle diameter runs in the longitudinal direction from the value d wl to the value d w2 and the tip circle diameter of the hub toothing from the value D nl to the value D n2 .
  • the first area 9 there are the ring grooves 6, 8, in which the circlip 3 is seated for axially securing the hub 2 with respect to the shaft 1.
  • FIG. 2 shows the partial cross section through a shaft-hub unit according to the invention in the first area 9 according to FIG. 1.
  • the teeth 14 of the shaft toothing 5 have convex tooth flanks 12, whereas the teeth 15 of the hub toothing 7 are designed with straight tooth flanks 13.
  • the tooth flanks 12, 13 touch in the region of the pitch circle diameter D ⁇ .
  • the shaft toothing 5 has a root circle diameter with the value d wl and a tip circle diameter with the value D w .
  • the hub toothing 7 has a root diameter with the value d n and a head rice diameter with the value D nl .
  • FIG. 3 shows a partial cross section through a shaft-hub unit according to the invention in the area 10 according to FIG. 1.
  • the tooth flanks 23 of the shaft toothing 5 touch the tooth flanks 24 of the hub toothing 7 in the area of the pitch circle diameter D ⁇ .
  • the tooth heights of the teeth 16, 17 are lower in the region 10 than in the region 9 according to FIG. 1.
  • the root circle diameter of the shaft toothing 5 and the tip circle diameter of the hub toothing 7 have Area 10 each have a larger value than the comparable circle diameter in area 9 according to FIG. 2.
  • the teeth 16 of the shaft toothing 5 have the same cross section as the teeth 14 according to FIG. 2 between the pitch circle diameter D ⁇ and the tip circle diameter D w .
  • the teeth 17 of the hub toothing 7 have the same cross-section between the pitch circle diameter D ⁇ and the root circle diameter d n as the teeth 15 according to FIG. 2.
  • FIG. 4 shows a partial cross section through a shaft-hub unit in the area 9 according to FIG. 1.
  • the hub toothing 7 is designed here in exactly the same way as the hub toothing in FIG. 2.
  • the teeth 18 of the shaft toothing 5, on the other hand, have a cross section that is different from the tip circle widened gradually to the base circle.
  • the stage 21 is in the range of the pitch circle diameter D ⁇ .
  • the cross section of the teeth 18 between the pitch circle diameter D ⁇ and the root circle diameter d wl is congruent with the comparable cross section of the teeth 14 in FIG. 2.
  • the tooth flanks 20 of the teeth 18 of the shaft toothing 5 touch the tooth flanks 13 of the teeth 15 of the hub toothing 7 in the area of the pitch circle diameter D ⁇ .
  • the tooth flanks 19 of the teeth 18 of the shaft toothing 5 between the pitch circle diameter D ⁇ and the tip circle diameter D w do not touch the tooth flanks 13 of the teeth 15.
  • FIG. 5 shows a partial cross section through a shaft-hub unit in the area 10 according to FIG. 1.
  • the hub toothing 7 is identical to the hub toothing in FIG. 3.
  • the teeth 22 of the shaft toothing 5 have the same cross-section as the teeth 18 in FIG. 4 between the pitch circle diameter D ⁇ and the tip circle diameter D w .
  • the tooth flanks 19 and 13 do not touch without a torque load, and torsion of the shaft 1 is made possible when torque is applied until, from a certain torque, the shaft 1 is twisted to such an extent that the tooth flanks 19, 13 come into contact.
  • FIG. 6 shows voltage profiles over the length of toothing arrangements.
  • Curve A represents the voltage curve of a shaft-hub unit according to the invention as shown in FIGS. 2 and 3.
  • Curve B represents the voltage curve that results in a toothed arrangement according to the prior art, in which the tip diameter and the root diameter are both the hub toothing and the shaft toothing are constant over the entire length of the toothing arrangement.
  • both voltage profiles continuously increase to a maximum and then decrease again slightly.
  • the maximum of the voltage in the area of the torque introduction due to the increase in the section modulus of the shaft is lower than the maximum of curve B.
  • FIG. 7 shows two voltage profiles over the length of toothing arrangements.
  • Curve C represents the voltage curve of a shaft-hub unit according to FIGS. 4 and 5.
  • Curve B represents the voltage curve that results in a toothing arrangement according to the prior art and has the same curve as curve B according to Figure 6.
  • the course of curve C increases continuously from a low value at the end of the toothing arrangement facing away from the shaft shaft to a first maximum, then drops slightly and rises to a second maximum.
  • the two maxima represent the voltages in the two areas according to FIGS. 4 and 5. Because the introduction of the torque is distributed over these two areas, the voltage values of the two maxima are in each case less than the voltage maximum of curve A in FIG. 6.
  • Shaft-hub unit represents the voltage curve of a shaft-hub unit according to FIGS. 4 and 5.

Abstract

The invention relates to a shaft-hub unit with a toothing system for transmitting torques, comprising a shaft (1) with shaft toothing (5) and a hub (2) with hub toothing (7). Said shaft toothing and said hub toothing mesh with each other. According to the invention, torques are introduced via a shaft stem (4), the shaft toothing (5) being situated at the end of said stem. The tooth profile of said shaft toothing (5) is variable in a longitudinal direction. The tip diameter of the shaft toothing (5) is constant in a longitudinal direction and the root diameter of the hub toothing (7) is constant in a longitudinal direction. The toothing system has at least two areas (9, 10) which extend axially. In each area, the root diameter of the shaft toothing (5) is constant and the tip diameter of the hub toothing (7) is constant. For each pair of adjacent areas, the area which faces towards the shaft stem (4) has the greater shaft toothing (5) root diameter and the greater hub toothing (7) tip diameter. Equally, for each pair of adjacent areas, the area facing towards the shaft stem (4) has a shaft toothing (5) tooth profile which is congruent with a tip section that forms the upper part of the adjacent area.

Description

Wellen-Naben-Einheit Shaft-hub unit
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Wellen-Naben-Einheit mit einer Verzahnungsanordnung zur Übertragung von Drehmomenten, umfassend eine Welle mit einer Wellenverzahnung und eine Nabe mit einer Nabenverzahnung, die ineinandergreifen, wobei Drehmomente über einen Wellenschaft, an dessen Ende die Wellenverzahnung ausgebildet ist, eingeleitet werden und das Zahnprofil der Wellenverzahnung in Längsrichtung einen veränderlichen Verlauf aufweist .The invention relates to a shaft-hub unit with a toothing arrangement for the transmission of torques, comprising a shaft with a shaft toothing and a hub with a hub toothing which interlock, wherein torques are introduced via a shaft shaft, at the end of which the shaft toothing is formed the tooth profile of the shaft toothing has a variable course in the longitudinal direction.
Wellen-Naben-Einheiten solcher Art werden insbesondere für drehfeste Verbindungen zwischen einer Achswelle und einem Gelenkbauteil eines Drehgelenks im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eingesetzt .Shaft-hub units of this type are used in particular for rotationally fixed connections between an axle shaft and a joint component of a swivel joint in the drive train of a motor vehicle.
In der DE 44 15 033 C1 wird eine solche Wellen-Naben-Einheit beschrieben, bei der das Zahnprofil der Wellenverzahnung in Längsrichtung veränderlich ist. Die Zahnhöhe der Wellenverzahnung nimmt dabei in einem Auslaufbereich kontinuierlich ab. Da die Wellenverzahnung als Evolventenverzahnung und die Nabenverzahnung als geradflankige Verzahnung ausgebildet sind, liegt zwischen ihnen Linienkontakt vor. Oberhalb und unterhalb des Linienkontaktes ergibt sich somit ein Zahnflankenspiel. In einem Auslaufbereich, in dem die Zahnhöhe der Wellenverzahnung unterhalb der Höhe des Linienkontaktes liegt, berühren sich die Zähne der Wellenverzahnung und die der Nabenverzahnung nicht. Eine Drehmomenteinleitung führt zu einer Torsion der Welle im Auslaufbereich, wobei sich die Flanken der Wellenverzahnung axial zunehmend an die Flanken der Nabenverzahnung anlegen. Die an sich übliche Spannungsspitze am wellenschaftseitigen Ende einer Verzahnungsanordnung wird somit vermindert und der Bereich hoher Spannungswerte wird auf eine größere Länge der Verzahnungsanordnung ausgedehnt. Nachteilig bei dieser Wellen- Naben-Einheit ist, daß der Auslaufbereich nur durch eine zusätzliche spanende Bearbeitung hergestellt werden kann.DE 44 15 033 C1 describes such a shaft-hub unit in which the tooth profile of the shaft toothing can be changed in the longitudinal direction. The tooth height of the shaft teeth decreases continuously in a run-out area. Since the shaft teeth are designed as involute teeth and the hub teeth as straight-toothed teeth, there is line contact between them. There is a backlash above and below the line contact. In a run-out area in which the tooth height of the shaft toothing lies below the height of the line contact, the teeth of the shaft toothing and that of the hub toothing do not touch. A torque introduction leads to a torsion of the shaft in the run-out area, the flanks of the shaft toothing increasingly axially contacting the flanks of the hub toothing. The usual voltage peak on the shaft side The end of a toothing arrangement is thus reduced and the range of high stress values is extended to a greater length of the toothing arrangement. A disadvantage of this shaft-hub unit is that the run-out area can only be produced by additional machining.
In der FR 1 581 658 wird eine Welle mit einer Wellenverzahnung für eine Wellen-Naben-Einheit offenbart, bei der der Fußkreisdurchmesser und der Kopfkreisdurchmesser in Längsrichtung jeweils auf einem Konus liegen, wobei die Zahnhöhe über die gesamte Länge der Verzahnungsanordnung konstant ist. Der Fußkreisdurchmesser und der Kopfkreisdurchmesser werden zu derjenigen Seite der Welle hin größer, an das Drehmoment eingeleitet wird. Eine solche Verzahnung läßt sich jedoch weder durch etablierte Fertigungsverfahren mit axialer Vorschubrichtung wie dem Räumen oder Ziehen noch durch Wälzen mit parallelen Wälzbalken herstellen. Desweiteren ist die axiale Position der Nabe auf der Welle von den Toleranzen des Konus abhängig. Bei einem flachen Öffnungswinkel der Konusmantelflächen haben geringe Abweichungen des Winkels einen großen Einfluß auf die axiale Position der Nabe. Dies ist für viele Anwendungen nicht akzeptabel.FR 1 581 658 discloses a shaft with shaft teeth for a shaft-hub unit, in which the root diameter and the tip diameter in the longitudinal direction are each on a cone, the tooth height being constant over the entire length of the tooth arrangement. The root circle diameter and the tip circle diameter increase towards the side of the shaft to which torque is introduced. However, such a toothing can neither be produced by established manufacturing processes with an axial feed direction such as broaching or drawing, nor by rolling with parallel roller beams. Furthermore, the axial position of the hub on the shaft depends on the tolerances of the cone. With a flat opening angle of the conical lateral surfaces, slight deviations in the angle have a major influence on the axial position of the hub. This is not acceptable for many applications.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wellen-Naben-Einheit zu schaffen, bei der bei gegebenem Drehmoment die Spannungen am wellenschaftseitigen Ende einer Verzahnungsanordnung möglichst gering sind und deren Verzahnungen mit einfachen Fertigungsverfahren herstellbar sind.The present invention has for its object to provide a shaft-hub unit in which, for a given torque, the stresses at the shaft end of a toothing arrangement are as low as possible and the toothing can be produced using simple manufacturing processes.
Die Lösung besteht darin, daß die Wellenverzahnung in Längsrichtung einen konstanten Verlauf des Kopf reisdurchmessers und die Nabenverzahnung in Längsrichtung einen konstanten Verlauf des Fußkreisdurchmessers aufweisen, und daß die Verzahnungsanordnung mindestens zwei Bereiche axialer Erstreckung mit jeweils konstantem Verlauf des Fußkreisdurchmessers der Wellenverzahnung und konstantem Verlauf des Kopfkreisdurchmessers der Nabenverzahnung aufweist, wobei von jeweils zwei benachbarten Bereichen derjenige Bereich, der dem Wellenschaft zugewandt ist, den größeren Fußkreisdurchmesser der Wellenverzahnung und den größeren Kopfkreisdurchmesser der Nabenverzahnung aufweist und daß von jeweils zwei benachbarten Bereichen derjenige Bereich, der dem Wellenschaft zugewandt ist, ein Zahnprofil der Wellenverzahnung aufweist, das mit einem den oberen Teil des Zahnprofils bildenden Kopfabschnitt des benachbarten Bereichs dek- kungsgleich ist.The solution is that the shaft toothing in the longitudinal direction has a constant course of the head rice diameter and the hub toothing in the longitudinal direction has a constant course of the root circle diameter, and that the toothing arrangement has at least two areas of axial extension, each with a constant course of the root circle diameter of the shaft toothing and constant course of the tip circle diameter the Has hub toothing, the area facing the shaft shaft of each of the two adjacent areas has the larger root diameter of the shaft toothing and the larger tip diameter of the hub toothing, and that of each two adjacent areas that area facing the shaft shaft has a tooth profile of the shaft toothing which is congruent with a head portion of the adjacent area forming the upper part of the tooth profile.
Durch die Vergrößerung der Fußkreisdurchmesser von Bereich zu Bereich zum Wellenschaft hin wird das Widerstandsmoment der Welle größer. Damit werden die Spannungen im wellenschaftseitigen Ende der Verzahnungsanordnung verringert. Dadurch, daß von jeweils zwei benachbarten Bereichen derjenige Bereich, der dem Wellenschaft zugewandt ist, ein Zahnprofil der Wellenverzahnung aufweist, das mit dem Kopfabschnitt, der den oberen Teil des Zahnprofils des benachbarten Bereichs bildet, deckungsgleich ist und somit die Zähne auf einem beliebigen Kreisdurchmesser über die gesamte Verzahnungsanordnung die gleiche Zahndicke aufweisen, lassen sich sowohl die Wellenverzahnungen als auch die Nabenverzahnungen mittels Fertigungsverfahren mit axialen Vorschubrichtungen herstellen.Increasing the root diameter from area to area towards the shaft shank increases the section modulus of the shaft. The stresses in the shaft end of the toothing arrangement are thus reduced. Characterized in that of each two adjacent areas that area facing the shaft shaft has a tooth profile of the shaft toothing that is congruent with the head portion that forms the upper part of the tooth profile of the adjacent area, and thus the teeth on any circular diameter the entire toothing arrangement has the same tooth thickness, both the shaft toothing and the hub toothing can be produced by means of manufacturing processes with axial feed directions.
Eine Ausgestaltungsmöglichkeit besteht darin, daß die Anzahl der Bereiche gegen unendlich läuft, so daß in praktischer Betrachtung der Fußkreisdurchmesser der Wellenverzahnung und der Kopf- kreisdurchmesser der Nabenverzahnung in Längsrichtung auf einem Konus liegen .One design option is that the number of areas runs towards infinity, so that in practical terms the root circle diameter of the shaft toothing and the tip circle diameter of the hub toothing lie on a cone in the longitudinal direction.
Eine günstige Ausführungsform sieht vor, daß von den Zahnprofilen jeweils zweier benachbarter Bereiche das Zahnprofil der Wellenverzahnung desjenigen Bereichs, der dem Wellenschaft abgewandt ist, unterhalb des den oberen Teil des Zahnprofils bildenden Kopfabschnitts, dessen Profil mit dem Zahnprofil des benachbarten Bereichs deckungsgleich ist, stufig verbreitert ist und daß die Zahnflanken der Wellenverzahnung desjenigen Bereichs, der am Wellenende liegt, nur in einem Zahnfußabschnitt, der den unteren Teil des Zahnprofils bildet, mit den Zahnflanken der Nabenverzahnung in Berührung sind. Bis auf denjenigen Bereich, der am wellenschaftseitigen Ende der Verzahnungsanordnung liegt, weisen hiernach alle Bereiche Zahndickenstufen der Wellenverzahnung auf . Dabei ist nur der den unteren Teil des Zahnprofils bildende Fußabschnitt der Wellenverzahnung desjenigen Bereichs, der dem Wellenschaft am weitesten entfernt ist, mit der Nabenverzahnung spielfrei in Eingriff. In allen weiteren Bereichen weisen die Flanken der Wellenverzahnungen gegenüber den Flanken der Nabenverzahnung Spiel auf . Dadurch ist die Welle bei einer Drehmomenteinleitung in der Lage, in den Bereichen, in denen sich die Zahnflanken der Wellenverzahnung und die der Nabenverzahnung nicht berühren, zu tordieren, bis die Flanken in allen Bereichen in Berührung sind. Dadurch, daß die Flanken der Wellenverzahnung axial zunehmend mit den Flanken der Nabenverzahnung in Berührung kommen, wird der für die Drehmomentübertragung wirksame Bereich auf eine größere Länge der Verzahnungsanordnung ausgedehnt. Im Vergleich zu einer Verzahnungsanordnung, deren Fußkreisdurchmesser der Wellenverzahnung und deren Kopfkreisdurchmesser der Nabenverzahnung über die gesamte Länge der Verzahnungsanordnung konstant sind, ergeben sich bei dieser Ausführungsform geringere MaximalSpannungen.A favorable embodiment provides that of the tooth profiles of two adjacent areas, the tooth profile of the shaft toothing of the area facing away from the shaft shank, below the head portion forming the upper part of the tooth profile, the profile of which is congruent with the tooth profile of the adjacent area is and that the tooth flanks of the shaft toothing of that area which lies at the shaft end are only in contact with the tooth flanks of the hub toothing in a tooth root section which forms the lower part of the tooth profile. Except for the area that lies at the shaft end of the toothing arrangement, all areas have tooth thickness levels of the shaft toothing. In this case, only the foot section of the shaft toothing, which forms the lower part of the tooth profile, of the area which is furthest away from the shaft shaft, engages with the hub toothing without play. In all other areas, the flanks of the shaft teeth have play relative to the flanks of the hub teeth. As a result, when the torque is introduced, the shaft is able to twist in the areas in which the tooth flanks of the shaft toothing and the hub toothing do not touch until the flanks are in contact in all areas. Because the flanks of the shaft toothing increasingly come into axial contact with the flanks of the hub toothing, the area effective for torque transmission is extended to a greater length of the toothing arrangement. In comparison to a toothing arrangement whose root circle diameter of the shaft toothing and whose tip circle diameter of the hub toothing are constant over the entire length of the toothing arrangement, this embodiment results in lower maximum stresses.
Eine weitere günstige Ausführungsform sieht Übergangsbereiche vor, in denen der Wert des Fußkreisdurchmessers der Wellenverzahnung in Längsrichtung jeweils stetig vom Durchmesser des Fußkreises des einen benachbarten Bereichs zum Durchmesser des Fußkreises des anderen benachbarten Bereichs verläuft und in denen der Wert des Kopfkreisdurchmessers der Nabenverzahnung in Längsrichtung jeweils stetig vom Durchmesser des Kopfkreises des einen Bereichs zum Durchmesser des Kopfkreises des anderen Bereichs verläuft. Dadurch werden scharfkantige Stufen zwischen den Bereichen vermieden. Dies verhindert ungünstige Spannungs- spitzen infolge von Kerbwirkungen und vereinfacht die Fertigung der Verzahnungen.Another favorable embodiment provides transition areas in which the value of the root circle diameter of the shaft toothing in the longitudinal direction runs continuously from the diameter of the root circle of one adjacent area to the diameter of the root circle of the other adjacent area and in which the value of the tip circle diameter of the hub toothing in the longitudinal direction in each case continuously from the diameter of the tip circle of one area to the diameter of the tip circle of the other area. This avoids sharp-edged steps between the areas. This prevents unfavorable voltage peak as a result of notch effects and simplifies the manufacture of the gears.
Eine Ausbildungsmöglichkeit besteht darin, daß im Übergangsbereich der Fußkreisdurchmesser der Wellenverzahnung und der Kopfkreisdurchmesser der Nabenverzahnung jeweils auf einem Konus verlaufen.One training option is that in the transition area the root circle diameter of the shaft toothing and the tip circle diameter of the hub toothing each run on a cone.
In einer Weiterbildung sind zur axialen Sicherung der Nabe auf der Welle eine Ringnut in der Wellenverzahnung und eine dieser Ringnut gegenüberliegende Ringnut in der Nabenverzahnung vorgesehen, die gemeinsam axiale Sicherungsmittel, insbesondere einen Rundsprengring, aufnehmen. Damit ein ungewolltes Abrutschen des Rundsprengrings infolge zu geringer Zahnhöhen vermieden wird, befinden sich die Ringnuten in dem Bereich, der dem Wellenschaft am weitesten abgewandt ist. Dadurch wird ein sicheres Abstützen des Rundsprengrings gegen die Flanken der Ringnuten gewährleistet. Die axiale Position der Nabe gegenüber der Welle wird dabei nur von den Toleranzen der Ringnuten und denen des axialen Sicherungsmittels beeinflußt.In a further development, an annular groove in the shaft toothing and an annular groove opposite this annular groove in the hub toothing are provided for axially securing the hub, which jointly accommodate axial securing means, in particular a circlip ring. In order to prevent the round snap ring from slipping off as a result of tooth heights that are too low, the ring grooves are located in the area that is furthest away from the shaft shaft. This ensures that the circlip is securely supported against the flanks of the ring grooves. The axial position of the hub with respect to the shaft is only influenced by the tolerances of the ring grooves and those of the axial securing means.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der nachfolgenden Zeichnungen beschrieben. Hierin zeigenPreferred exemplary embodiments are described with reference to the following drawings. Show here
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Wellen- Naben-Einheit;1 shows a longitudinal section through a shaft-hub unit according to the invention;
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Wellen- Naben-Einheit gemäß Fig. 1 in dem Bereich, der vom Wellenschaft abgewandt ist;FIG. 2 shows a cross section through an inventive shaft-hub unit according to FIG. 1 in the area that is facing away from the shaft shaft;
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Wellen- Naben-Einheit gemäß Fig. 1 in dem Bereich, der dem Wellenschaft zugewandt ist; Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Wellen-Naben-Einheit in dem Bereich, der vom Wellenschaft abgewandt ist, wobei die Wellenverzahnung Zahndickenstufen aufweist;3 shows a cross section through an inventive shaft-hub unit according to FIG. 1 in the region which faces the shaft shaft; 4 shows a cross section through a shaft-hub unit in the region that faces away from the shaft shaft, the shaft toothing having tooth thickness steps;
Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Wellen-Naben-Einheit in dem Bereich, der dem Wellenschaft zugewandt ist;5 shows a cross section through a shaft-hub unit in the region facing the shaft shaft;
Fig. 6 einen Spannungsverlauf über die gesamte Länge einer Verzahnungsanordnung gemäß den Figuren 2 und 3;6 shows a voltage curve over the entire length of a toothing arrangement according to FIGS. 2 and 3;
Fig. 7 einen Spannungsverlauf über die gesamte Länge einer Verzahnungsanordnung gemäß den Figuren 4 und 5.7 shows a voltage curve over the entire length of a toothing arrangement according to FIGS. 4 and 5.
Figur 1 zeigt einen Ausschnitt eines Längsschnitts durch eine erfindungsgemäße Wellen-Naben-Einheit, bestehend aus einer Welle 1, einer Nabe 2 und einem Rundsprengring 3. Die Welle 1 weist einen Wellenschaft 4, über den Drehmomente in die Wellen-Naben- Einheit eingeleitet werden, auf. Weiterhin weist die Welle 1 an dem Ende der Welle, das dem Wellenschaft 4 abgewandt ist, eine Wellenverzahnung 5 und eine Ringnut 6 auf . Die Nabe 2 weist eine Nabenverzahnung 7 und eine Ringnut 8 auf . Die Verzahnungsanordnung bestehend aus Wellenverzahnung 5 und Nabenverzahnung 7 weist einen ersten Bereich 9, einen zweiten Bereich 10 und einen Übergangsbereich 11 auf, wobei der Kopfkreisdurchmesser der Wellenverzahnung in allen drei Bereichen den konstanten Wert Dw annimmt. Der Fußkreisdurchmesser der Nabenverzahnung ist ebenfalls in allen drei Bereichen konstant und hat den Wert dn. Der erste Bereich 9, der dem Wellenschaft 4 abgewandt ist, hat die Länge L,, wobei die Wellenverzahnung 5 einen Fußkreisdurchmesser mit dem Wert dwl und die Nabenverzahnung 7 einen Kopfkreisdurchmesser mit dem Wert Dnl hat.FIG. 1 shows a section of a longitudinal section through a shaft-hub unit according to the invention, consisting of a shaft 1, a hub 2 and a round snap ring 3. The shaft 1 has a shaft shaft 4, via which torques are introduced into the shaft-hub unit , on. Furthermore, the shaft 1 has shaft teeth 5 and an annular groove 6 at the end of the shaft that faces away from the shaft shaft 4. The hub 2 has a hub toothing 7 and an annular groove 8. The toothing arrangement consisting of shaft toothing 5 and hub toothing 7 has a first region 9, a second region 10 and a transition region 11, the tip circle diameter of the shaft toothing assuming the constant value D w in all three regions. The root circle diameter of the hub toothing is also constant in all three areas and has the value d n . The first area 9, which faces away from the shaft shaft 4, has the length L ,, where the shaft toothing 5 has a root circle diameter with the value d wl and the hub toothing 7 has a tip circle diameter with the value D nl .
Der zweite Bereich 10 mit der Länge L2 ist dem Wellenschaft 4 zugewandt. In diesem Bereich 10 hat die Wellenverzahnung 5 einen Fußkreisdurchmesser mit dem Wert dw2, der größer ist als der Wert des Fußkreisdurchmessers dwl des ersten Bereichs 9. Die Nabenverzahnung 7 im zweiten Bereich 10 hat einen Kopfkreisdurch- messer mit dem Wert D-.2, der größer ist als der Wert des Kopf- kreisdurchmessers Dnl des ersten Bereichs 9. Zwischen den vorgenannten Bereichen 9, 10 liegt der Übergangsbereich 11 mit der Länge L3, in dem der Fußkreisdurchmesser der Wellenverzahnung 5 und der Kopfkreisdurchmesser der Nabenverzahnung 7 in Längsrichtung von dem ersten Bereich 9 zu dem zweiten Bereich 10 hin stetig ansteigen. Dabei verläuft der Fußkreisdurchmesser in Längsrichtung vom Wert dwl zum Wert dw2 und der Kopfkreisdurchmesser der Nabenverzahnung vom Wert Dnl zum Wert Dn2. In dem ersten Bereich 9 befinden sich die Ringnuten 6, 8, in denen der Rundsprengring 3 zur axialen Sicherung der Nabe 2 gegenüber der Welle 1 einsitzt.The second area 10 with the length L 2 faces the shaft shaft 4. In this area 10, the shaft toothing 5 has a root diameter with the value d w2 , which is larger than the value of the root circle diameter d wl of the first area 9. The hub toothing 7 in the second area 10 has a tip circle diameter with the value D-. 2 , which is larger than the value of the tip circle diameter D nl of the first area 9. Between the aforementioned areas 9, 10 there is the transition area 11 with the length L 3 in which the root circle diameter of the shaft toothing 5 and the tip circle diameter of the hub toothing 7 in Continuously increase in the longitudinal direction from the first region 9 to the second region 10. The root circle diameter runs in the longitudinal direction from the value d wl to the value d w2 and the tip circle diameter of the hub toothing from the value D nl to the value D n2 . In the first area 9 there are the ring grooves 6, 8, in which the circlip 3 is seated for axially securing the hub 2 with respect to the shaft 1.
In Figur 2 ist der Teilquerschnitt durch eine erfindungsgemäße Wellen-Naben-Einheit im ersten Bereich 9 gemäß Figur 1 dargestellt. Die Zähne 14 der Wellenverzahnung 5 weisen konvexe Zahnflanken 12 auf, wohingegen die Zähne 15 der Nabenverzahnung 7 mit geraden Zahnflanken 13 ausgebildet sind. Die Zahnflanken 12, 13 berühren sich dabei im Bereich des Teilkreisdurchmessers Dτ. Die Wellenverzahnung 5 hat einen Fußkreisdurchmesser mit dem Wert dwl und einen Kopfkreisdurchmesser mit dem Wert Dw. Die Nabenverzahnung 7 hat einen Fußkreisdurchmesser mit dem Wert dn und einen Kopf reisdurchmesser mit dem Wert Dnl.FIG. 2 shows the partial cross section through a shaft-hub unit according to the invention in the first area 9 according to FIG. 1. The teeth 14 of the shaft toothing 5 have convex tooth flanks 12, whereas the teeth 15 of the hub toothing 7 are designed with straight tooth flanks 13. The tooth flanks 12, 13 touch in the region of the pitch circle diameter D τ . The shaft toothing 5 has a root circle diameter with the value d wl and a tip circle diameter with the value D w . The hub toothing 7 has a root diameter with the value d n and a head rice diameter with the value D nl .
Figur 3 stellt einen Teilquerschnitt durch eine erfindungsgemäße Wellen-Naben-Einheit im Bereich 10 gemäß Figur 1 dar. Die Zahnflanken 23 der Wellenverzahnung 5 berühren die Zahnflanken 24 der Nabenverzahnung 7 im Bereich des Teilkreisdurchmessers Dτ. Die Zahnhöhen der Zähne 16, 17 sind im Bereich 10 geringer als im Bereich 9 gemäß Figur 1. Bei gleichem Kopfkreisdurchmesser der Wellenverzahnung 5 und gleichem Fußkreisdurchmesser der Nabenverzahnung 7 haben der Fußkreisdurchmesser der Wellenverzahnung 5 und der Kopfkreisdurchmesser der Nabenverzahnung 7 im Bereich 10 jeweils einen größeren Wert als die vergleichbaren Kreisdurchmesser im Bereich 9 gemäß Figur 2. Die Zähne 16 der Wellenverzahnung 5 haben hierbei den gleichen Querschnitt wie die Zähne 14 gemäß Figur 2 zwischen dem Teilkreisdurchmesser Dτ und dem Kopfkreisdurchmesser Dw. Die Zähne 17 der Nabenverzahnung 7 haben zwischen dem Teilkreisdurchmesser Dτ und dem Fußkreisdurchmesser dn den gleichen Querschnitt wie die Zähne 15 gemäß Figur 2.FIG. 3 shows a partial cross section through a shaft-hub unit according to the invention in the area 10 according to FIG. 1. The tooth flanks 23 of the shaft toothing 5 touch the tooth flanks 24 of the hub toothing 7 in the area of the pitch circle diameter D τ . The tooth heights of the teeth 16, 17 are lower in the region 10 than in the region 9 according to FIG. 1. With the same tip circle diameter of the shaft toothing 5 and the same root circle diameter of the hub toothing 7, the root circle diameter of the shaft toothing 5 and the tip circle diameter of the hub toothing 7 have Area 10 each have a larger value than the comparable circle diameter in area 9 according to FIG. 2. The teeth 16 of the shaft toothing 5 have the same cross section as the teeth 14 according to FIG. 2 between the pitch circle diameter D τ and the tip circle diameter D w . The teeth 17 of the hub toothing 7 have the same cross-section between the pitch circle diameter D τ and the root circle diameter d n as the teeth 15 according to FIG. 2.
Figur 4 stellt einen Teilquerschnitt durch eine Wellen-Naben- Einheit im Bereich 9 gemäß Figur 1 dar. Die Nabenverzahnung 7 ist hierbei genauso ausgebildet wie die Nabenverzahnung in Figur 2. Die Zähne 18 der Wellenverzahnung 5 weisen hingegen einen Querschnitt auf, der sich vom Kopfkreis zum Fußkreis stufig verbreitert. Dabei liegt die Stufe 21 im Bereich des Teilkreisdurchmessers Dτ. Der Querschnitt der Zähne 18 zwischen dem Teilkreisdurchmesser Dτ und dem Fußkreisdurchmesser dwl ist deckungsgleich mit dem vergleichbaren Querschnitt der Zähne 14 in Figur 2. Somit berühren die Zahnflanken 20 der Zähne 18 der Wellenverzahnung 5 die Zahnflanken 13 der Zähne 15 der Nabenverzahnung 7 im Bereich des Teilkreisdurchmessers Dτ. Die Zahnflanken 19 der Zähne 18 der Wellenverzahnung 5 zwischen dem Teilkreisdurchmesser Dτ und dem Kopfkreisdurchmesser Dw berühren die Zahnflanken 13 der Zähne 15 nicht.FIG. 4 shows a partial cross section through a shaft-hub unit in the area 9 according to FIG. 1. The hub toothing 7 is designed here in exactly the same way as the hub toothing in FIG. 2. The teeth 18 of the shaft toothing 5, on the other hand, have a cross section that is different from the tip circle widened gradually to the base circle. The stage 21 is in the range of the pitch circle diameter D τ . The cross section of the teeth 18 between the pitch circle diameter D τ and the root circle diameter d wl is congruent with the comparable cross section of the teeth 14 in FIG. 2. Thus, the tooth flanks 20 of the teeth 18 of the shaft toothing 5 touch the tooth flanks 13 of the teeth 15 of the hub toothing 7 in the area of the pitch circle diameter D τ . The tooth flanks 19 of the teeth 18 of the shaft toothing 5 between the pitch circle diameter D τ and the tip circle diameter D w do not touch the tooth flanks 13 of the teeth 15.
In Figur 5 ist ein Teilquerschnitt durch eine Wellen-Naben-Einheit im Bereich 10 gemäß Figur 1 dargestellt. Die Nabenverzahnung 7 ist identisch mit der Nabenverzahnung in Figur 3. Die Zähne 22 der Wellenverzahnung 5 haben den gleichen Querschnitt wie die Zähne 18 in Figur 4 zwischen dem Teilkreisdurchmesser Dτ und dem Kopfkreisdurchmesser Dw. Somit berühren sich ohne Drehmomentbelastung die Zahnflanken 19 und 13 nicht und es wird eine Torsion der Welle 1 bei einer Drehmomenteinleitung ermöglicht, bis ab einem bestimmten Drehmoment die Welle 1 so stark tordiert ist, daß die Zahnflanken 19, 13 in Anlage kommen. Figur 6 zeigt Spannungsverlaufe über die Länge von Verzahnungs- anordnungen. Hierbei stellt die Kurve A den Spannungsverlauf einer erfindungsgemäßen Wellen-Naben-Einheit gemäß der Figuren 2 und 3 dar. Die Kurve B stellt den Spannungsverlauf dar, der sich bei einer Verzahnungsanordnung nach dem Stand der Technik ergibt, bei der die Kopfkreisdurchmesser und die Fußkreisdurchmesser sowohl der Nabenverzahnung als auch der Wellenverzahnung über die gesamte Länge der Verzahnungsanordnung konstant sind.FIG. 5 shows a partial cross section through a shaft-hub unit in the area 10 according to FIG. 1. The hub toothing 7 is identical to the hub toothing in FIG. 3. The teeth 22 of the shaft toothing 5 have the same cross-section as the teeth 18 in FIG. 4 between the pitch circle diameter D τ and the tip circle diameter D w . Thus, the tooth flanks 19 and 13 do not touch without a torque load, and torsion of the shaft 1 is made possible when torque is applied until, from a certain torque, the shaft 1 is twisted to such an extent that the tooth flanks 19, 13 come into contact. FIG. 6 shows voltage profiles over the length of toothing arrangements. Curve A represents the voltage curve of a shaft-hub unit according to the invention as shown in FIGS. 2 and 3. Curve B represents the voltage curve that results in a toothed arrangement according to the prior art, in which the tip diameter and the root diameter are both the hub toothing and the shaft toothing are constant over the entire length of the toothing arrangement.
Es ist zu erkennen, daß beide Spannungsverläufe ausgehend von einem niedrigen Wert am Wellenschaft abgewandten Ende der Verzahnungsanordnung kontinuierlich bis zu einem Maximum ansteigen und danach wieder geringfügig abfallen. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Verzahnungsanordnung ist das Maximum der Spannung im Bereich der Drehmomenteinleitung infolge der Erhöhung des Widerstandsmoments der Welle geringer als das Maximum der Kurve B.It can be seen that, starting from a low value at the end of the toothing arrangement facing away from the shaft shaft, both voltage profiles continuously increase to a maximum and then decrease again slightly. As a result of the inventive design of the toothing arrangement, the maximum of the voltage in the area of the torque introduction due to the increase in the section modulus of the shaft is lower than the maximum of curve B.
Figur 7 zeigt zwei Spannungsverläufe über die Länge von Verzahnungsanordnungen. Hierbei stellt die Kurve C den Spannungsverlauf einer Wellen-Naben-Einheit gemäß der Figuren 4 und 5 dar. Die Kurve B stellt den Spannungsverlauf dar, der sich bei einer Verzahnungsanordnung nach dem Stand der Technik ergibt und hat den gleichen Verlauf wie die Kurve B gemäß Figur 6. Der Verlauf der Kurve C steigt ausgehend von einem niedrigen Wert am Wellenschaft abgewandten Ende der Verzahnungsanordnung kontinuierlich bis zu einem ersten Maximum an, fällt danach leicht ab und steigt bis zu einem zweiten Maximum an. Dabei stellen die beiden Maxima die Spannungen in den beiden Bereichen gemäß Figur 4 und 5 dar. Dadurch, daß die Momenteinleitung auf diese beiden Bereiche verteilt wird, sind die Spannungswerte der beiden Maxima jeweils geringer als das Spannungsmaximum der Kurve A in Figur 6. Wellen-Naben-EinheitFIG. 7 shows two voltage profiles over the length of toothing arrangements. Curve C represents the voltage curve of a shaft-hub unit according to FIGS. 4 and 5. Curve B represents the voltage curve that results in a toothing arrangement according to the prior art and has the same curve as curve B according to Figure 6. The course of curve C increases continuously from a low value at the end of the toothing arrangement facing away from the shaft shaft to a first maximum, then drops slightly and rises to a second maximum. The two maxima represent the voltages in the two areas according to FIGS. 4 and 5. Because the introduction of the torque is distributed over these two areas, the voltage values of the two maxima are in each case less than the voltage maximum of curve A in FIG. 6. Shaft-hub unit
BezugszeichenlisteReference list
1 Welle1 wave
2 Nabe2 hub
3 Rundsprengring3 circlip
4 Wellenschaft4 shaft
5 Wellenverzahnung5 shaft teeth
6 Ringnut6 ring groove
7 Nabenverzahnung7 hub teeth
8 Ringnut8 ring groove
9 erster Bereich9 first area
10 zweiter Bereich10 second area
11 Übergangsbereich11 transition area
12 Zahnflanke12 tooth flank
13 Zahnflanke13 tooth flank
14 Zahn14 tooth
15 Zahn15 tooth
16 Zahn16 tooth
17 Zahn17 tooth
18 Zahn18 tooth
19 Zahnflanke19 tooth flank
20 Zahnflanke20 tooth flank
21 Stufe21 level
22 Zahn22 tooth
23 Zahnflanke23 tooth flank
24 Zahnflanke 24 tooth flank

Claims

Wellen-Naben-EinheitPatentansprüche Shaft-hub-unit patent claims
1. Wellen-Naben-Einheit mit einer Verzahnungsanordnung zur Übertragung von Drehmomenten, umfassend eine Welle (1) mit einer Wellenverzahnung (5) und eine Nabe (2) mit einer Nabenverzahnung (7) , die ineinandergreifen, wobei Drehmomente über einen Wellenschaft (4) , an dessen Ende die Wellenverzahnung (5) ausgebildet ist, eingeleitet werden und das Zahnprofil der Wellenverzahnung (5) in Längsrichtung einen veränderlichen Verlauf aufweist,Shaft-hub unit with a toothing arrangement for the transmission of torques, comprising a shaft (1) with a shaft toothing (5) and a hub (2) with a hub toothing (7) which mesh with one another, with torques via a shaft shaft (4 ), at the end of which the shaft toothing (5) is formed, are introduced and the tooth profile of the shaft toothing (5) has a variable course in the longitudinal direction,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
daß die Wellenverzahnung (5) in Längsrichtung einen konstanten Verlauf des Kopfkreisdurchmessers und die Nabenverzahnung (7) in Längsrichtung einen konstanten Verlauf des Fußkreisdurchmessers aufweisen, und daß die Verzahnungsanordnung mindestens zwei Bereiche (9, 10) axialer Erstreckung mit jeweils konstantem Verlauf des Fußkreisdurchmessers der Wellenverzahnung (5) und konstantem Verlauf des Kopfkreisdurchmessers der Nabenverzahnung (7) aufweist, wobei von jeweils zwei benachbarten Bereichen derjenige Bereich, der dem Wellenschaft (4) zugewandt ist, den größeren Fußkreisdurchmesser der Wellenverzahnung (5) und den größeren Kopfkreisdurchmesser der Nabenverzahnung (7) aufweist und daß von jeweils zwei benachbarten Bereichen derjenige Bereich, der dem Wellenschaft (4) zugewandt ist, ein Zahnprofil der Wellenverzahnung (5) aufweist, das mit einem den oberen Teil des Zahnprofils bildenden Kopfabschnitt des benachbarten Bereichs deckungsgleich ist. that the shaft toothing (5) in the longitudinal direction has a constant course of the tip circle diameter and the hub toothing (7) in the longitudinal direction has a constant course of the root circle diameter, and that the toothing arrangement has at least two areas (9, 10) of axial extension, each with a constant course of the root circle diameter of the shaft toothing (5) and a constant course of the tip circle diameter of the hub toothing (7), the area facing the shaft shaft (4) of the two adjacent areas, the larger root circle diameter of the shaft toothing (5) and the larger tip circle diameter of the hub toothing (7) and that of each two adjacent areas that area facing the shaft (4) has a tooth profile of the shaft toothing (5) which is congruent with a head portion of the adjacent area forming the upper part of the tooth profile.
2. Wellen-Naben-Einheit nach Anspruch 1,2. shaft-hub unit according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
daß von den Zahnprofilen jeweils zweier benachbarter Bereiche das Zahnprofil der Wellenverzahnung (5) desjenigen Bereichs, der dem Wellenschaft (4) abgewandt ist, unterhalb des den oberen Teil des Zahnprofils bildenden Kopfabschnitts, dessen Profil mit dem Zahnprofil des benachbarten Bereichs deckungsgleich ist, stufig verbreitert ist und daß die Zahnflanken der Wellenverzahnung (5) desjenigen Bereichs, der am Wellenende liegt, nur in einem Zahnfußabschnitt, der den unteren Teil des Zahnprofils bildet, mit den Zahnflanken der Nabenverzahnung (7) in Berührung sind.that of the tooth profiles of two adjacent areas, the tooth profile of the shaft toothing (5) of the area facing away from the shaft shaft (4), below the head portion forming the upper part of the tooth profile, the profile of which is congruent with the tooth profile of the adjacent area and that the tooth flanks of the shaft toothing (5) of that area which lies at the shaft end are only in contact with the tooth flanks of the hub toothing (7) in a tooth root section which forms the lower part of the tooth profile.
3. Wellen-Naben-Einheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2,3. shaft-hub unit according to one of claims 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
daß zwischen jeweils zwei benachbarten Bereichen ein Übergangsbereich (11) vorhanden ist, in dem der Wert des Fuß- kreisdurchmessers der Wellenverzahnung (5) in Längsrichtung vom Durchmesser des Fußkreises des einen Bereichs zum Durchmesser des Fußkreises des anderen Bereichs stetig verläuft und in dem der Wert des Kopfkreisdurchmessers der Nabenverzahnung (7) in Längsrichtung vom Durchmesser des Kopfkreises des einen Bereichs zum Durchmesser des Kopfkreises des anderen Bereichs stetig verläuft.that between each two adjacent areas there is a transition area (11) in which the value of the root diameter of the shaft toothing (5) runs continuously in the longitudinal direction from the diameter of the root circle of one area to the diameter of the root circle of the other area and in which the value of the tip circle diameter of the hub toothing (7) runs continuously in the longitudinal direction from the diameter of the tip circle of one area to the diameter of the tip circle of the other area.
4. Wellen-Naben-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3,4. shaft-hub unit according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
daß in dem Bereich (9), der vom Wellenschaft (4) am weitesten abgewandt ist, in der Nabenverzahnung (7) und in der Wellenverzahnung (5) jeweils eine umlaufende Nut (6, 8) zur Aufnahme eines axialen Sicherungsmittels, insbesondere eines Rundsprengrings (3), vorhanden ist. that in the area (9) which is furthest away from the shaft shaft (4), in the hub teeth (7) and in the Shaft teeth (5) each have a circumferential groove (6, 8) for receiving an axial securing means, in particular a circlip (3).
PCT/EP1998/002710 1997-05-31 1998-05-08 Shaft-hub unit WO1998054476A1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP50014899A JP3194049B2 (en) 1997-05-31 1998-05-08 Shaft / hub unit
BR9804928-3A BR9804928A (en) 1997-05-31 1998-05-08 Hub-axle unit.
GB9901654A GB2331573B (en) 1997-05-31 1998-05-08 Shaft/hub unit
US09/230,668 US6142033A (en) 1997-05-31 1998-05-08 Shaft-hub unit

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19722917.4 1997-05-31
DE19722917A DE19722917C1 (en) 1997-05-31 1997-05-31 Shaft and hub unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1998054476A1 true WO1998054476A1 (en) 1998-12-03

Family

ID=7831085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP1998/002710 WO1998054476A1 (en) 1997-05-31 1998-05-08 Shaft-hub unit

Country Status (12)

Country Link
US (1) US6142033A (en)
JP (1) JP3194049B2 (en)
KR (1) KR100309980B1 (en)
CN (1) CN1115498C (en)
BR (1) BR9804928A (en)
DE (1) DE19722917C1 (en)
ES (1) ES2151821B1 (en)
FR (1) FR2764014B1 (en)
GB (1) GB2331573B (en)
IT (1) ITMI981176A1 (en)
PL (1) PL186012B1 (en)
WO (1) WO1998054476A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1016801A1 (en) * 1998-07-22 2000-07-05 Ntn Corporation Power transmission mechanism

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3422316B2 (en) * 2000-07-28 2003-06-30 株式会社豊田自動織機 Propeller shaft and manufacturing method thereof
US7643794B2 (en) * 2003-04-07 2010-01-05 Yoram Ofek Multi-sector antenna apparatus
JP2005054952A (en) * 2003-08-07 2005-03-03 Honda Motor Co Ltd Power transmission mechanism for shaft and hub
US7972078B2 (en) 2003-08-07 2011-07-05 Honda Motor Co., Ltd. Power transmission mechanism of shaft and hub
JP4340494B2 (en) * 2003-08-07 2009-10-07 本田技研工業株式会社 Shaft and hub power transmission mechanism
US8043023B2 (en) 2003-08-07 2011-10-25 Honda Motor Co., Ltd. Power transmission mechanism of shaft and hub
DE102004035611A1 (en) * 2004-07-22 2006-02-16 Gkn Driveline International Gmbh Connection of two components
FR2879697B1 (en) * 2004-12-17 2008-05-30 Renault Sas ROTATING RIBBED CONNECTION FOR DRIVING A MECHANICAL MEMBER
CN102744280B (en) * 2005-07-21 2015-11-25 Gkn动力传动系统国际有限责任公司 The parts of shaft-hub connection part and method, drawing die for manufacturing tooth thereon
DE112005003630B4 (en) * 2005-07-21 2013-04-11 Gkn Driveline International Gmbh Drawing die, gear rolling tool and method for producing a toothing on a component of a shaft-hub connection
DE102005035706B4 (en) * 2005-07-27 2008-01-31 Gkn Driveline Deutschland Gmbh Longitudinal variable toothing
JP2007046640A (en) * 2005-08-08 2007-02-22 Honda Motor Co Ltd Power transmission mechanism for shaft and hub
JP4902191B2 (en) * 2005-12-20 2012-03-21 キヤノン株式会社 Zoom lens and imaging apparatus having the same
FR2905741B1 (en) * 2006-09-07 2009-05-15 Gkn Driveline Sa Sa ASSEMBLY OF A SHAFT AND HUB WITH HINGES AND CORRESPONDING HOMOCINETIC JOINT.
EP2060813A4 (en) 2006-09-11 2011-01-12 Ntn Toyo Bearing Co Ltd Power transmission spline
US7748925B2 (en) * 2006-09-15 2010-07-06 Aichi Machine Industry Co., Ltd. Rotating member fixing structure
FR2909146B1 (en) * 2006-11-28 2009-06-05 Snecma Sa DEVICE FOR CONNECTING TWO ROTARY TREES, PARTICULARLY IN A TURBOMACHINE.
US7905297B2 (en) 2007-09-25 2011-03-15 Deere & Company Automatic connection for mid-mounted implement
JP2009248594A (en) * 2008-04-01 2009-10-29 Ntn Corp Bearing device for wheel
DE102009052791A1 (en) * 2009-11-11 2011-07-07 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH, 80809 Device for coupling a drive shaft of an accessory of a commercial vehicle with a gear drive and method for producing this device
DE102011104058B4 (en) * 2011-06-11 2023-11-02 Volkswagen Aktiengesellschaft Connection arrangement between a cardan shaft and a gearbox
US9404554B2 (en) * 2013-07-17 2016-08-02 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Transmission clutch damper
DE102014210631A1 (en) * 2014-06-04 2015-12-17 Zf Friedrichshafen Ag Sheet metal cylinder with driving profile and method of manufacture
DE102015105524B4 (en) * 2015-04-10 2024-01-18 Wittenstein Se transmission
DE102015108991A1 (en) * 2015-06-08 2016-12-08 Hoerbiger Antriebstechnik Holding Gmbh Hub, sliding sleeve and synchronization device and method for producing a hub and method for producing a sliding sleeve
US10072712B2 (en) 2015-06-18 2018-09-11 GM Global Technology Operations LLC Shaft coupling arrangement
KR101616082B1 (en) * 2015-11-12 2016-05-11 한용희 Veneer tray and manufacturing method thereof
DE102016204658A1 (en) * 2016-03-21 2017-09-21 Zf Friedrichshafen Ag Hub carrier and method for its production
DE102016111029A1 (en) * 2016-06-16 2017-12-21 Thyssenkrupp Ag Toothed shaft and method for its production, method for producing a functional shaft
FR3078110B1 (en) * 2018-02-19 2020-03-06 Safran Aircraft Engines ASSEMBLY FOR HOLDING A GEAR TRAIN IN A TURBOMACHINE
DE102018203675A1 (en) * 2018-03-12 2019-09-12 Em-Motive Gmbh machine components
DE102019200017A1 (en) * 2019-01-03 2020-07-09 Sms Group Gmbh Shaft, hub and shaft / hub connection for transmitting a torque
CN113619330A (en) * 2021-09-24 2021-11-09 上海纳铁福传动系统有限公司 Half shaft capable of preventing abnormal sound during starting and stopping

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB993349A (en) * 1962-12-06 1965-05-26 Daimler Benz Ag Improvements relating to couplings
FR1581658A (en) 1968-07-09 1969-09-19
DE2656946A1 (en) * 1976-12-16 1978-06-29 Daimler Benz Ag GEAR SHAFT CONNECTION
FR2663096A1 (en) * 1990-06-12 1991-12-13 Mannesmann Ag Toothed connection between a shaft and a hub
GB2264993A (en) * 1992-03-12 1993-09-15 Loehr & Bromkamp Gmbh Securing shaft and hub together
DE4415033C1 (en) 1994-04-29 1995-08-10 Loehr & Bromkamp Gmbh Connection for transmission of torques
DE19523584A1 (en) * 1995-06-29 1997-01-02 Zahnradfabrik Friedrichshafen Positive shaft-hub connection

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3626170A (en) * 1968-10-18 1971-12-07 Mckesson Co Dental or surgical operating light
NL8503359A (en) * 1985-12-05 1987-07-01 Kuiken Nv CROWN GEAR.
JP2836426B2 (en) * 1993-03-26 1998-12-14 株式会社日立製作所 Planetary gear unit and speed increasing / decreasing gear unit

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB993349A (en) * 1962-12-06 1965-05-26 Daimler Benz Ag Improvements relating to couplings
FR1581658A (en) 1968-07-09 1969-09-19
DE2656946A1 (en) * 1976-12-16 1978-06-29 Daimler Benz Ag GEAR SHAFT CONNECTION
FR2663096A1 (en) * 1990-06-12 1991-12-13 Mannesmann Ag Toothed connection between a shaft and a hub
GB2264993A (en) * 1992-03-12 1993-09-15 Loehr & Bromkamp Gmbh Securing shaft and hub together
DE4415033C1 (en) 1994-04-29 1995-08-10 Loehr & Bromkamp Gmbh Connection for transmission of torques
DE19523584A1 (en) * 1995-06-29 1997-01-02 Zahnradfabrik Friedrichshafen Positive shaft-hub connection

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1016801A1 (en) * 1998-07-22 2000-07-05 Ntn Corporation Power transmission mechanism
EP1016801A4 (en) * 1998-07-22 2001-05-16 Ntn Toyo Bearing Co Ltd Power transmission mechanism
US6685572B2 (en) 1998-07-22 2004-02-03 Ntn Corporation Power transmission mechanism

Also Published As

Publication number Publication date
GB2331573B (en) 2001-05-23
DE19722917C1 (en) 1998-08-13
ES2151821B1 (en) 2001-08-01
GB2331573A (en) 1999-05-26
CN1228144A (en) 1999-09-08
KR20000029702A (en) 2000-05-25
GB9901654D0 (en) 1999-03-17
CN1115498C (en) 2003-07-23
FR2764014A1 (en) 1998-12-04
ES2151821A1 (en) 2001-01-01
KR100309980B1 (en) 2001-09-29
US6142033A (en) 2000-11-07
PL326543A1 (en) 1998-12-07
FR2764014B1 (en) 1999-09-10
ITMI981176A1 (en) 1999-11-29
JPH11514079A (en) 1999-11-30
BR9804928A (en) 1999-09-08
JP3194049B2 (en) 2001-07-30
PL186012B1 (en) 2003-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO1998054476A1 (en) Shaft-hub unit
EP1382872B1 (en) Driving disk for multi-plate friction clutch
DE102005009938B4 (en) Spur toothing for a drivable hub
DE3410361C2 (en)
EP1225356B1 (en) Shaft-hub connection
EP2131048B1 (en) Locking element for a screw connection and such a screw connection
EP2063125B1 (en) Moineau pump
EP1588975B1 (en) Coupling
DE102005024455A1 (en) Crown wheel and differential assembly with a crown wheel
DE2452055A1 (en) PRODUCT, IN PARTICULAR FASTENER
EP1776530B1 (en) Shaft
DE3121662C2 (en) Gear, in particular planetary gear
EP2739869B1 (en) Hub for torque transmission
EP0206190B1 (en) Connecting element for two machine components or structural members
EP0318669B1 (en) Flexible coupling with spring discs
AT520015B1 (en) Assembly with a spline
DE19881551B4 (en) Power transmission profile, in particular on a polygonal screwing tool
EP3169913B1 (en) Harmonic drive with dry run
WO2002066847A1 (en) Flange driver for universal joints
EP1922498B1 (en) Conical gear with connecting toothing
EP1069325A2 (en) Shaft-to-hub fastening with plastic deformation
AT500716B1 (en) METHOD FOR DESIGNING A CONNECTING ELEMENT AND CONNECTING ELEMENT
WO2005054699A1 (en) Component of a shaft-hub joint
EP3591246A1 (en) Frictionally engaged shaft-collar connection
EP1053408A1 (en) Machine element with hirth-type serrations

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 98800727.4

Country of ref document: CN

AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BR CN GB JP KR US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 9901654

Country of ref document: GB

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 1999 500148

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1019997000801

Country of ref document: KR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09230668

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1019997000801

Country of ref document: KR

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1019997000801

Country of ref document: KR